选线设计教案5方案技术经济比较.docx

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选线设计教案5方案技术经济比较

选线设计课程教案

单元标题方案技术经济比较单元学时4

教学目标：

了解方案技术经济比较的任务、方案技术经济评价的指标、方案的分类及方案技术经济比较的过程。

理解方案技术经济比较的基础数据。

掌握常用经济评价方法。

教学重点：

方案技术经济评价指标，方案技术经济比较的基础数据，经济评价方法。

教学难点：

方案经济评价方法。

教学方式方法：

讲授，实例分析。

教学手段：

PPT电子讲授+黑板板书。

教学过程：

循序渐进的教学理念：

注重方案技术经济评价的技术基础作用，在理论教学上遵循认识规律、讲清方案技术经济评价中概念产生的背景与思路、逐步深入循序渐进的教学观点。

在内容取舍上，侧重于常规方法的应用、着力培养学生的选线决策素质和解决实际问题的能力的教学模式。

讲课内容

备课札记

1）方案技术经济比较概念（0.5）

结合分析选线方案特点，引出线路技术经济评价的意义；以工程实例，阐述技术经济评价的指标体系，数据计算方案。

以常规经济评价原理，阐述经济评价方法。

以例题和作业，帮助学生理解相关知识。

第五章方案技术经济比较

一、方案技术经济比较的任务

铁路设计的总体目标，是以较低的投资实现所要求的运输能力，同时创造良好的运营条件，降低运营费用。

此外，还应注意减少污染和美化环境，方便公众对客货运输的需要，创造良好的社会效益。

实现一项设计目标，可提出各种技术决策供比较选用，每一种技术决策，都称为方案。

例如，不同限制坡度的选择，河谷地段线路的岸侧选择等，构成不同的比较方案。

线路设计时应根据实际情况提出各种可能的方案进行筛选，并对筛选出的几个方案进行计算、分析和对比，从中选出最佳方案。

各种设计方案采用的技术措施不同，其工程特征、运营特征和经济效益就会不同。

各个方案都有其优缺点，需要进行全面的分析比较，从中找出最合理的方案。

这就是方案技术经济比较的任务。

为了保证方案技术经济比较能够得到正确的结论，需要遵守下列原则：

①完成规定的运输任务；

②不遗漏有比较价值的方案；

③各方案应在同等精度的基础上比较。

二、方案技术经济评价的指标

在选线设计中，通常要从技术特征、工程条件、运营条件和经济效果等方面对方案进行评价和比选。

比选的依据是反映上述各方面特征的技术指标和经济指标。

1.技术指标

技术指标反映线路方案的技术特征，对线路的工程条件和运营条件具有重要的影响。

反映工程条件的技术指标有：

线路建筑长度、展线系数、最大坡度、最小曲线半径、地质不良地段的数目和长度、车站数目、土石方及桥隧工程数量、劳动力投入、占地数量及建设工期等。

反映运营条件的技术指标有：

运营长度、控制区间和全线的往返走行时分、拔起高度、通过能力、牵引吨数、输送能力、旅行速度、运用机车台数和车辆数、机车与车辆小时、机车与列车乘务组小时和能量、燃料消耗等。

2.经济指标

线路方案的经济特征指标包括工程费、运营费、换算年费用、投资回收期、净现值、内部收益率等。

工程费指方案所涉及的土建工程费和机车车辆购置费的总和，反映方案对建设期内的资金投入量，以工程费（万元）表示；运营费指方案在运营期将发生的费用支出，在一定程度上反映了各方案运营条件的优劣，以每年的运营支出（万元）表示。

为综合体现方案在工程和运营两方面的经济性，可通过一定的折算方法将工程费和运营费换算为一定时期内的平均年费用，即换算年费用。

该指标综合反映了方案在建设期和运营期的费用支出，其值较低的方案为优。

三、方案的分类

在项目前期工作和进行铁路勘测设计的各阶段中，均有不同性质、不同规模的方案比较。

归纳起来，可分为以下三类。

1.网性方案

是对地区国民经济的发展和交通网的构成有重要影响的方案。

2.总体方案

这一类方案对满足地区国民经济需要的程度大致相同，主要区别在于选择的主要技术标准（限制坡度、牵引种类、机车交路等）不同，或线路行经地区的局部走向不同。

3.局部方案

是指仅限于局部地段工程措施不同的方案，包括对局部地段的不良地质、平面障碍或高程障碍的绕避，平、纵断面设计的改善和小桥涵类型的选择等。

四、方案技术经济比较的简要过程

概括地说，铁路选线的整个工作过程，也就是方案比选的过程。

结合方案评比工作的特点，可将方案技术经济比较归纳为以下过程：

①明确任务；

②拟订方案，进行设计；

③计算和整理评比指标；

④方案的评价与选择。

第二节经济比较的基础数据

方案经济比较的基础数据包括投资和运输支出等数据。

这些数据是分析方案经济比较的依据，对方案比较的结论有决定性的影响，一定要在取得可靠的调查研究资料的基础上把这项工作做好。

一、投资

（一）投资分类

铁路建设项目的投资，按照构成和用途可分为直接投资和相关投资两类。

在方案技术经济比较中，通常只考虑直接投资，即计算工程费和机车车辆购置费。

（1）土建工程投资：

包括土建工程、运输设施、施工准备与管理等费用，占项目投资的主要部分。

（2）机车车辆购置费：

包括客运和货运机车、车辆、动车购置费。

（二）土建工程投资

方案技术经济比较的工程投资计算，在不同设计阶段，精度和深度要求不同。

常用方法是先计算各项建筑和设备的工程数量，并采用相应的综合单价或分析单价，按下式计算工程投资

工程投资＝

（项目单价×相应项目的工程数量）（万元）

（三）机车、车辆购置费

1.机车购置费

（万元）（5－1）

2.补机购置费

当全区段采用双机牵引时，补机的购置费与本务机车相同。

局部地段采用补机时，其购置费可按下式计算

（万元）（5－2）

3.车辆购置费

车辆购置费按下式计算

Al＝M⨯al⨯（1+γl）（万元）（5－4）

货车

（辆）（5－5a）

客车

（辆）（5－5b）

动车组

（辆）（5－5c）

二、运营费计算

用于方案比较的运营费可划分为“与行车量有关的运营费”和“固定设备维修费”两部分进行计算。

（一）与行车量有关的运营费

1.计算原理

与行车量有关的运营费

＝365

（万元/a）（5－6）

2.运行能耗计算

1）电力牵引

电力牵引时，运行能耗N包括牵引运行耗电量

（kW·h）与惰行、制动及停站自用电量N0（kW·h）。

牵引运行耗电量

（kW·h）（5－7）

惰行、制动及停站自用电量

按下式计算

（kW·h）（5－8）

2）内燃牵引

内燃牵引时，运行能耗N包括牵引运行耗油量NQ（kg）与柴油机空转耗油量N0（kg）。

牵引运行耗油量

（kg）（5－9）

（kg）（5－10）

3.牵引机械功计算

牵引机械功就是机车（动车）牵引力在运行中所做的功，可用平均牵引力与走行距离的乘积计算。

牵引机械功AQ用以克服阻力机械功AZ并积累列车的位能和动能，因此有

（5－11）

4.阻力机械功计算

阻力机械功AZ是转化为热能、对机车、车辆、动车和轨道磨损有害的阻力功，它是克服列车的基本阻力、曲线阻力和制动力等所做之功，可由牵引机械功减去列车的位能和动能而求得，即

（J）（5－12）

对高速动车组，上式中的P＋G以M取代。

5.列车数的计算

1）旅客列车数NK

旅客列车对数根据需要的旅客输送能力和运输计算确定各种旅客列车数。

通常采用客运量调查预测结果。

旅客列车数可以按下式计算

2）货物列车数NH

货物列车数根据要求的年货运量分方向计算。

设CZ，CQ为重车和轻车方向的年货运量，GZ，GQ为重车方向和轻车方向的满载列车牵引吨数（t），则

（1）

（对/d）（不计货运波动系数）（5－13）

（2）

（或

）

重车方向：

（列/d）（5－14）

轻车方向：

若整列排空且两方向列车数目相同时，则

（5－15）

（列/d）（5－16）

若空重车混编时，则

（列/d）（5－17）

6.列车公里法计算与行车量有关的运营费

建设项目前期工作阶段或精度要求不高时，可用列车公里法计算与行车量有关的运营费。

因该法是以均衡速度法为基础的，故应另加列车起停附加费用。

1）列车走行费

列车走行费采用列车公里法计算。

（1）货物列车单方向运行一次走行费

（元/列）（5－18）

（2）年走行费

①上、下行方向运量及牵引吨数一致时，双方向年走行费用为

（万元/a）（5－19）

②上、下行方向运量不一致时，重车方向与轻车方向的年走行费应分别计算。

重车方向：

（万元/a）（5－20）

轻车方向：

整列排空时

，

（万元/a）（5－21）

空重混编时

，

（万元/a）（5－22）

双方向年走行费为

（万元/a）

2）列车起停附加费

均衡速度计算的列车走行费为列车在车站不停车通过的运营费，但列车在线路运行时需要进行会让、越行、技术作业和商务作业，因此各类列车均需要在一定数量的车站停车。

起停附加费是指列车因起停较通过而增加了运行时分、多耗费了能量所发生的附加费。

列车年起停附加费按下式计算

（万元/a）（5－23）

（二）固定设备维修费（含折旧费）

固定设备维修费EG包括正线维修费、站线维修费、车站维修费、信联闭和通信设备维修费及供电设备维修费，可按下式计算

（万元/a）（5－25）

（三）年运营费

年运营费可按下式计算

E＝Ey＋EG（万元/a）（5－26）

第三节方案的经济评价方法

一、经济效益评价方法分类

（一）按时间因素分类

经济效益计算时，按时间因素可分为静态法和动态法两类。

（1）静态法：

一定的货币额所代表的价值不随时间变化。

静态法不能反映延长建设工期占用资金的经济损失，也不能确切计算提前投产的经济效益。

但静态法因略去时间因素，计算简单，适合于多方案比选中淘汰明显不合理的方案，以及局部方案的比选。

（2）动态法：

一定的货币额所代表的价值随时间而变化。

动态法考虑了资金的时间价值，体现了经济社会的价值规律。

它可以把不同时间的费用和效益折算成同一基准时间的价值进行计算和比较，能正确地反映方案的经济效益。

（二）按评价指标分类

按经济评价指标可分为：

（1）按最小费用评价方案，包括年换算工程运营费法、分期投资经济比较方法等。

（2）按费用—收益评价方案，包括投资回收期法、净现值法和内部收益率法等。

二、常用经济评价方法

经济评价中，可根据方案的特征及规模，选用下列所述方法评选方案。

1.差额投资偿还期法

两个方案进行比选时，通常投资多的方案其年运营费较少。

可用投资较多的方案每年节省的运营费来补偿该方案多投入的投资，补偿所需的年数称为差额投资偿还期。

若差额投资偿还期小于基准偿还期T基，则投资大的方案有利。

计算公式为

（a）（5－27）

式中T——差额投资偿还期（a）；

C1，C2——方案1、方案2的投资额，C1>C2；

E1，E2——方案1、方案2的年运营费，E1

T>T基时，方案2有利；T

考虑到铁路通车后运量是逐年增长的，年运营费也将逐年变化。

为体现这一特点，差额投资偿还期可按下式解算

（5－28）

式中E1t，E2t——方案1、方案2第t年的运营费。

进一步考虑资金的时间价值，则差额投资偿还期可按下式解算

（5－29）

式中T——差额投资偿还期（年）；

ic——铁路基准收益率；

C1，C2——方案1、方案2的投资额，C1>C2；

E1，E2——方案1、方案2的年运营费，E1

m——设计线建设工期（a）。

2.年换算费用法

在投资偿还期法中，若取T＝T基，则

上式中的投资C1，C2乘以年度系数1/T基后，即换算为年度支出，分别与年运输支出

及

相加，即求得各方案的年换算费用。

系数1/T基可用∆表示，称为投资效率系数，也称为基准收益率。

投资效率系数∆值与国民经济部门盈利及投资政策有关，过去在铁路方案比选中常用0.10，现行《铁路建设项目经济评价办法》（第二版）规定为0.06。

如以A表示工程投资、K表示年换算费用，则

K＝E＋∆⨯A

在多方案的经济比较中，以年换算费用K最小的方案最经济。

该方法为静态经济比较法。

3.最小费用法

线路长度基本相同且运输收入也基本相同的方案进行比较时，为简化计算，可采用最小费用法进行比较。

费用计算包括各方案的投资总额和各方案在项目寿命期内的各种费用（主要为年运营费用）。

费用最小的方案为最优方案，基本计算公式为

（5－30）

式中Ki——第i方案的总费用；

Ci——第i方案的总投资；

Eit——第i方案第t年的运营费；

n——计算期年数。

若进一步考虑资金的时间价值，则总费用的计算公式为

（5－31）

式中Cit——第i方案第t年的投资额；

Eit——第i方案第t年的运营额；

ic——铁路基准收益率；

n——计算期年数。

若计算期结束时部分方案还存在固定资产余值，总费用的计算公式可作如下修正

（5－32）

式中Cyi——第i方案在计算期末的固定资产余值。

4.差额投资内部收益率法

以差额投资内部收益率作为评价指标的经济比较方法。

差额投资内部收益率是两个方案各年度净现金流量差额的现值之和等于零时的折现率。

由下列公式解算

（5－33）

式中CI——现金流入；

CO——现金流出；

（CI－CO）2t——投资大的方案在第t年的净现金流量；

（CI－CO）1t——投资小的方案在第t年的净现金流量；

∆FIRR——差额投资财务内部收益率；

n——计算期。

从国民经济效益角度比较

（5－34）

式中B——效益；

C——费用；

（B－C）2t——投资大的方案的年净效益流量；

（B－C）1t——投资小的方案的年净效益流量；

∆EIRR——差额投资经济内部收益率。

进行方案比较时，可按上述公式计算差额投资内部收益率，并与财务内部收益率ic（从企业效益角度比较时）或社会折现率is（从国民经济效益角度比较时）进行对比，当∆FIRR≥ic或∆EIRR≥is时，以投资大的方案为优；反之，投资小的方案为优。

本方法适用于2个或3个方案进行比较。

当方案较多时，为避免方案两两比较增加工作量，可采用净现值法进行比较。

思考题

5-1．为保证铁路设计方案技术经济比较能得到正确的结论，在进行方案比较时应遵循哪些原则？

5-2．简述方案技术经济评价的技术指标

5-3．网性方案、局部方案的技术经济评价指标是否应有所不同。

原因是什么?

5-4．一般在局部方案比选时为什么仅用工程费和运营费进行比较。

5-5．用年换算费用法评选下列方案，并计算相应的偿还期。

方案

Ⅰ

Ⅱ

工程费（万元）

12374.5

11585.5

运营费（万元/年）

1856.2

2084.0

机车车辆购置费（万元）

1523.4

1769.9